基于数据挖掘和无人机高光谱遥感的柑橘患病植株检测与分类

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近年来,精准农业理念获得广泛关注和认可。农作物信息的快速获取与解析是实施农田智能化管理的前提条件,是精准农业技术应用的基础。近年来,随着无人机、相机等装备的更新,以及遥感技术和数据挖掘技术的发展,为快速获取大面积农田作物信息提供了重要手段,在精准农业领域发挥了重要作用。本文以柑橘植株为对象,利用多旋翼无人机作为遥感平台搭载高光谱成像仪,采集柑橘植株冠层的高光谱遥感影像,在数据处理时,先通过ENVI软件提取平均光谱作为原始数据,使用单分类算法One Class SVM作数据清洗、SMOTE算法作过采样等数据预处理操作,采用连续投影算法提取出对柑橘健康植株分类贡献值最大的特征波长组合(698nm、762nm),接着采用机器学习算法BP神经网络与集成学习算法XgBoost基于全波段作柑橘健康植株的分类任务,最后基于特征波段使用逻辑回归算法建立分类模型。根据测试集分类结果,基于全波段的BP神经网络与XgBoost算法都能达到很不错的分类效果,AUC分数分别是0.88和0.91,精确率达到95%和97%。而基于特征波段的逻辑回归模型AUC评分达到0.92,精确率高达99%,在非健康植株的样本中分类效果远远超过前两种算法,证明筛选出的特征波段组合的合理性和有效性。本文的研究结果可为柑橘种植园的病虫害监测提供一定的数据支撑和理论支撑,为日后柑橘种植园的病虫害精准防治工作提供研究基础。
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